等厚干涉.doc

文档介绍：光等厚干涉试验
等厚干涉是薄膜干涉一个。当薄膜层上下表面有一很小倾角时，从光源发出光经上下表面反射后在上表面周围相遇时产生干涉，而且厚度相同地方形成同一干涉条纹，这种干涉就叫做等厚干涉。其中牛顿环和劈尖是等厚干涉最经典例子。光等厚干涉原理在生产实践中含有广泛应用，它可用于检测透镜曲率，测量光波波长，正确地测量微小长度厚度和角度，检验物体表面光洁度、平整度等。
一、试验目标
(1)观察等厚干涉现象，了解等厚干涉特点；
(2)学****利用干涉现象测量平凸透镜曲率半径和微小厚度；
（3）学会用逐差法处理数据
试验原理

牛顿环是把一块曲率半径相当大平凸透镜凸面放在一块光学平板玻璃上，那么在它们之间形成从中心向四面逐步增厚空气薄膜，离中心点等距离处厚度相同。当一束单色光垂直射入时，入射光在空气层上下两表面反射，且在上表面相遇产生干涉。其干涉图样是以玻璃接触点为中心一组明暗相间圆环
设入射光是波长为λ单色光，第k级干涉条纹半径为，该处空气膜厚度为e，上下表面反射光光程差为 （式中是因为光线在平板玻璃面上 反射时光从光疏媒质射到光密媒质，又从光密媒质反射回到光疏媒质，发生半波损失引发
因为空气折射率近似为1，则
产生明、暗环干涉条件为
明条纹公式 ( k=1,2,3,……)
暗条纹公式 (k=0,1,2,3,……)
依据几何关系可知
R为透镜曲率半径。因为R≫e
上式近似表示为
代入明、暗环公式中，则
明环半径 ( k=1,2,3,……)
暗环半径 ( k=1,2,3,……)
若入射光波长λ已知，测出各级暗环或明环半径，则可计算出曲率半径R。但实际观察牛顿环时发觉，牛顿环中心不是理想一个接触点，而是一个不甚清楚暗或亮圆斑。其原因是因为透镜和平板玻璃接触处，因为接触压力引发形变，使接触处为一圆面；又因镜面上可能有尘埃存在，从而引发附加光程差。所以极难正确判定级数k和测定出。我们用两个暗环或明环半径和平方差来计算R时，能够消除因附加光程差而产生误差。
对于第m环暗环半径:
对于第n环暗环半径:
两式相减得
D为牛顿环直径。试验中波长λ已知，所以只要测量第m环和第n环直径，,就能够计算出R。
2劈尖
两块平板玻璃，使其一端平行相接，另一端夹入一纸片，这么两块平板玻璃之间形成一个含有一微小倾角和劈形空气薄层，这一装置就称劈尖。
当有平行光垂直照射时，空气薄层上下表面反射光产生干涉，从而形成明暗交替干涉条纹
显然，劈尖薄膜上下两表面反射两束光发生干涉光程差为
时，干涉条纹为暗纹和 k 级暗条纹对应薄膜厚度为：
两相邻暗条纹所对应空气膜厚度差为：

假如有两玻璃板交线处到细丝处劈尖面上